氣田地面建設(shè)精品課件

1、氣田地面建設(shè)第1頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四一、概述二、加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格 三、對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督四、加強(qiáng)管道保護(hù)，確保安全運(yùn)行五、管道干燥及氮?dú)庵脫Q第2頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四天然氣組成：C1，C2，C3，CO2，N2，H2O，H2S，硫醇天然氣特點(diǎn)：易燃易爆，生產(chǎn)、輸送天然氣的場站、管道多為高壓，設(shè)計壓力為470MPa，一旦發(fā)生爆管事故將引發(fā)災(zāi)難性后果。如：1989年6月，前蘇聯(lián)西伯利亞地區(qū)一條輸氣管道發(fā)生泄露，當(dāng)時正好兩列火車對開進(jìn)入泄露區(qū)，在距漏點(diǎn)1km外，火車摩擦引燃天然氣并發(fā)生爆炸，死亡600多人

2、，燒毀森林?jǐn)?shù)百公頃。第3頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四H2S的特性：透明、劇毒 由于天然氣生產(chǎn)的特殊性，氣田建設(shè)對施工質(zhì)量的控制要求更嚴(yán)，對工程實(shí)體質(zhì)量的控制是保證天然氣裝置安全生產(chǎn)的關(guān)鍵?？諝庵袧舛?（mg.m-3）生物影響及危害0.04感到臭味15刺激眼睛150-300嗅覺15min內(nèi)麻痹375-5254-8h內(nèi)有生命危險1500-2250數(shù)分鐘內(nèi)死亡第4頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四天然氣管道安全事故近30年來，歐洲、前蘇聯(lián)、美國的輸氣管道事故率（10-3次/（km.a）分別為0.42、0.46、0.60，我國四川地區(qū)12條輸氣管道的事故率

3、為4.3。主要危害因素：腐蝕設(shè)計、施工缺陷第三方損傷自然災(zāi)害材料及設(shè)備缺陷錯誤操作 四川地區(qū)輸氣管道事故統(tǒng)計（1969-1990年）破壞原因外力損傷材料缺陷腐蝕地表移動施工其他比例/%14.212.327.726.53.9第5頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四輸氣管道重大事故實(shí)例 1995年7月29日，橫貫加拿大一條管徑1068的天然氣管道，在Rapid City附近破裂著火，50min后距爆破口7m遠(yuǎn)的一條管徑914mm復(fù)線被高溫?zé)酒鸹?，事故造成管道停產(chǎn)15天。事故原因：管材直焊縫根部存在缺陷，形成表面應(yīng)力腐蝕開裂。 1994年7月23日，橫貫加拿大一條管徑914mm的

4、天然氣管道，在安大略省的Latchford附近爆裂起火，一段約22m長的直縫管沿焊縫裂開飛出地面，炸出一個寬16m、長36m、深2-4m的大坑，燒掉約420萬方天然氣。事故原因：這條建于1972年的管道防腐層老化，陰極保護(hù)強(qiáng)度不夠，忽略了腐蝕損傷的在線檢測，管壁腐蝕嚴(yán)重引發(fā)爆管事故。 1994年3月24日，美國新澤西州一條管徑914mm的天然氣管道，因機(jī)械損傷造成的管外裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸，引發(fā)管道破裂，泄露天然氣著火形成150m搞火球，燒毀房屋128套，撤離1500居民。 1971年5月22日，四川威成輸氣管道越溪段爆管，重達(dá)201kg的管道碎片飛出151m遠(yuǎn)，造成4人死亡，26人受傷。事故原

5、因：管道內(nèi)腐蝕。第6頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四 重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)杜絕影響結(jié)構(gòu)安全的質(zhì)量問題及質(zhì)量隱患，確保工程建成投產(chǎn)后安全運(yùn)行。天然氣場站、管道建設(shè)原材料質(zhì)量的控制焊接熱處理防腐施工試壓、干燥停氣碰頭前氮?dú)庵脫Q第7頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四氣田地面建設(shè)工程主要特點(diǎn) 氣田單井集輸工程分部工程劃分：XX井地面集輸工程站內(nèi)工藝設(shè)備及管道安裝集氣支線供電線路站內(nèi)配電自控儀表通訊值班休息室第8頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四氣田地面建設(shè)工程主要特點(diǎn) 站內(nèi)工藝安裝分部工程： 鋼制圓筒型容器安裝常壓容器安裝加熱爐

6、安裝 梯子、平臺欄桿制作安裝 管溝開挖及回填管件、閥門檢驗(yàn)及管件加工管道組對 管道焊接管道安裝管道涂漆 軟質(zhì)制品保溫管道防腐補(bǔ)口 站內(nèi)系統(tǒng)試壓第9頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四井口（采氣樹）第10頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四水套加熱爐第11頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四氣液分離器第12頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四計量裝置第13頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四匯氣管第14頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四收發(fā)球筒第15頁，共45頁，2022年，5月20日，

7、8點(diǎn)9分，星期四氣田地面建設(shè)工程主要特點(diǎn) 集氣支線分部工程：管溝開挖管道組對管道焊接管道防腐補(bǔ)口管道下溝回填管道穿越公路、鐵路、小河陰極保護(hù)管道試壓及通球掃線等分項工程第16頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四一、加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保 證項目合格。第17頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格1、原材料質(zhì)量對工程質(zhì)量的影響 原材料質(zhì)量是工程質(zhì)量控制的保證項目，特別是對直接接觸天然氣介質(zhì)的工程原材料質(zhì)量應(yīng)作為監(jiān)督重點(diǎn)。原材料質(zhì)量關(guān)系到工程的本質(zhì)安全。第18頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期

8、四加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格 設(shè)計上應(yīng)選用抗SSCC（硫化氫應(yīng)力腐蝕）及抗HIC（氫誘發(fā)裂紋）的原材料。對于生產(chǎn)輸送含硫原料天然氣的工藝裝置及管道，酸性天然氣中的硫化物會對金屬材料產(chǎn)生化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕及氫損傷。第19頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四H2S應(yīng)力腐蝕（SSC） 在酸性天然氣環(huán)境中，硫化氫水溶液會對鋼材產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，陽極鐵溶解，陰極析出氫。H2S在水溶液中離解為HS-+H+，與鋼材表面接觸，發(fā)生反映：Fe+HS- FeSx+H+ 析出氫及腐蝕產(chǎn)物FeSx，即Fe+HS+H2O FeS x+2H，在管道內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕斑點(diǎn)。在焊縫根部缺陷如裂紋、

9、未熔合開口尖端應(yīng)力集中處，由于應(yīng)力和介質(zhì)的聯(lián)合作用，腐蝕斑點(diǎn)逐漸向內(nèi)部侵蝕，形成網(wǎng)狀裂紋，裂紋面上腐蝕產(chǎn)物FeSx沉積，裂紋不斷擴(kuò)展直至斷裂。在應(yīng)力腐蝕發(fā)生的同時，陰極析出氫離子不斷擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)部， H2S還是一種強(qiáng)滲氫介質(zhì)，它不僅提供氫的來源，還起到阻礙氫原子結(jié)合成氫分子的作用，其結(jié)果是加速氫向鋼中擴(kuò)散，產(chǎn)生氫脆斷口的形貌，硫化氫應(yīng)力腐蝕和氫脆相伴發(fā)生。第20頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格SY/T 0599-1997天然氣地面設(shè)施抗硫化物應(yīng)力開裂金屬材料要求 含有水和硫化氫的天然氣，當(dāng)氣體總壓大于或等于0.4MPa（絕），氣體

10、中的硫化氫分壓大于或等于0.0003MPa（絕）時，稱為酸性天然氣。用于輸送酸性天然氣介質(zhì)的碳素鋼或低合金鋼，其含鎳量必須低于1%；碳素鑄鋼和低合金鑄鋼經(jīng)退火、正火、調(diào)質(zhì)處理后硬度必須小于或等于HRC22；碳素鋼和低合金鋼經(jīng)冷軋、冷鍛或其他制造工藝進(jìn)行任何冷變形后，導(dǎo)致表面纖維性永久變形量大于5%時，不論硬度多少均應(yīng)做消除應(yīng)力熱處理，熱處理溫度應(yīng)不低于600，熱處理后的硬度必須小于或等于HRC22。奧氏體不銹鋼及馬氏體不銹鋼的硬度也必須小于或等于HRC22。第21頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格 如：1999年4月某氣田一集輸站

11、內(nèi)600級16對焊法蘭在正常生產(chǎn)過程中突然發(fā)生本體開裂，5.8MPa的天然氣從開裂處噴出燃燒并發(fā)生爆炸，釀成重大安全事故。事故發(fā)生時該站輸送含硫天然氣，硫含量為6.68g/m3，含水量300mg/ m3。事故原因分析：該法蘭設(shè)計為20鍛鋼，實(shí)際采購使用的法蘭合金元素含量嚴(yán)重超標(biāo)，接近42CrMo；金相分析反映毛坯始鍛溫度高、終鍛溫度也高，高溫終鍛空冷代替了正火處理工序，不能獲得該鋼鍛件在850860再次加熱保溫空冷后因相變重結(jié)晶而晶粒細(xì)化的組織，實(shí)際晶粒度達(dá)1級和00級，且法蘭鍛壓比不夠，變形極不均勻；非金屬夾雜物級別較高，出現(xiàn)貝氏體組織，存在硫化氫應(yīng)力腐蝕的組織敏感因素。第22頁，共45頁，

12、2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四 掃描電鏡斷口觀察及能譜分析結(jié)果顯示斷裂法蘭是硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂結(jié)論：法蘭材質(zhì)不符合設(shè)計要求第23頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四CO2腐蝕第24頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格2、加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制和監(jiān)督 在對原材料質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督檢查中，除首先確認(rèn)所有原材料質(zhì)量證明文件齊全有效以外，應(yīng)對接觸天然氣介質(zhì)的鋼管、管配件、閥門等材料按規(guī)范要求進(jìn)行抽檢，特別是對接觸高酸性天然氣的金屬材料應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。 如羅家寨凈化廠工程，施工現(xiàn)場按照有關(guān)規(guī)范要求對合金鋼管道、管配件、閥門等

13、原材料進(jìn)行了光譜材質(zhì)分析，并結(jié)合工程實(shí)際情況在標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上加大了抽查比例，共抽查各種鋼管、管件、法蘭、螺栓、閥門等逾108000個，未發(fā)現(xiàn)原材料材質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重錯誤，但其中有5千多個樣品存在個別元素輕微超標(biāo)，現(xiàn)場對這些不合格品進(jìn)行了退貨處理。 第25頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格2、加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制和監(jiān)督 在監(jiān)督工作中還需重視對原材料加工質(zhì)量進(jìn)行抽查。對鋼管及管配件等直接接觸天然氣介質(zhì)的材料，應(yīng)高度重視加工質(zhì)量，特別是輸送酸性天然氣的原材料，材料內(nèi)壁存在的加工缺陷極有可能成為管道運(yùn)行過程中硫化氫應(yīng)力腐蝕的裂紋源，最終導(dǎo)致應(yīng)力腐

14、蝕開裂。 第26頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四二、對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督第27頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督1、焊接質(zhì)量對天然氣管道安全運(yùn)行的影響 管道焊接質(zhì)量的好壞，直接影響管道運(yùn)行安全和使用壽命，根據(jù)四川氣田以往爆管事故分析看，焊口部位爆管占絕大多數(shù)，均是由于焊接質(zhì)量不合格造成。由于四川氣田氣質(zhì)復(fù)雜，硫化氫含量高，容易對金屬材料產(chǎn)生氫脆、應(yīng)力腐蝕開裂等危害，酸性天然氣管道腐蝕介質(zhì)直接接觸管道內(nèi)壁，焊接質(zhì)量特別是焊縫根部質(zhì)量對管道安全運(yùn)行起著決定性的影響，焊縫根部缺陷如裂紋、根部未焊透、根部未熔合等開口型缺陷是酸性天然氣管

15、道質(zhì)量問題爆管的主要原因。第28頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督 典型案例： 某氣田一條輸氣干線，于80年代中期建成投產(chǎn)，至2003年，該條管線相繼發(fā)生了30余次爆管事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失及社會影響。分析其爆管原因，基本全是由于施工質(zhì)量隱患引發(fā)的質(zhì)量安全事故。這條管線施工時期正值1986年冬，施工人員為在春節(jié)前完工回家，搶工期，降低焊接質(zhì)量，且當(dāng)時檢測手段不完備，對焊縫中出現(xiàn)的大量根部未熔合、未焊透甚至裂紋等致命性缺陷未及時檢出，經(jīng)多次對爆管斷口進(jìn)行失效分析，焊縫內(nèi)壁殘留的大量裂紋、未焊透等缺陷成為應(yīng)力腐蝕裂紋源，在腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力的聯(lián)合作用下，裂紋逐

16、漸由內(nèi)向外擴(kuò)展直至斷裂。第29頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督嚴(yán)重根部未焊透導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂第30頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督2、對焊接質(zhì)量的監(jiān)督 焊接質(zhì)量是導(dǎo)致天然氣管道爆管的第一大影響因素，在監(jiān)督工作中應(yīng)嚴(yán)格審查焊接工藝評定和焊接工藝規(guī)程是否符合要求，焊工在施焊過程中是否嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝指導(dǎo)書。 控制焊接線能量的輸入能改善焊縫金屬及熱影響區(qū)的金相組織及力學(xué)性能。第31頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督對焊接過程的保護(hù) 雨霧，濕度，溫差等惡劣的環(huán)境會對焊接質(zhì)量

17、造成較大的影響，監(jiān)督過程中應(yīng)注意施工單位是否采取了有效的保護(hù)措施，避免焊接環(huán)境的變化影響焊接質(zhì)量。第32頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督 根焊道質(zhì)量的控制 根焊道直接接觸天然氣介質(zhì)，特別是對于酸性天然氣介質(zhì)，根焊道的質(zhì)量缺陷特別是開口型缺陷如裂紋、未熔合、未焊透等在腐蝕介質(zhì)及應(yīng)力的聯(lián)合作用下極易成為應(yīng)力腐蝕的開裂源；對不等壁厚管道或壁厚差較大的管道焊接，也應(yīng)注意確保內(nèi)齊平的原則，根焊道內(nèi)壁保證平滑過渡，避免出現(xiàn)臺階。第33頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督 對高酸性天然氣管道的焊接，應(yīng)盡量減少同一部位的缺陷返

18、修次數(shù) Q/SY XN2010-2005 高酸性氣田集輸管道焊接技術(shù)規(guī)范規(guī)定焊縫同一部位的返修只允許進(jìn)行一次，一次返修不合格的焊縫應(yīng)采用機(jī)械方法從管線上切除；根焊及填充焊道中出現(xiàn)的非裂紋性缺陷，經(jīng)業(yè)主或監(jiān)理批準(zhǔn)后可進(jìn)行返修，裂紋性缺陷不允許返修。第34頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督3、焊后熱處理 SY/T 0599-1997天然氣地面設(shè)施抗硫化物應(yīng)力開裂金屬材料要求對接觸酸性天然氣介質(zhì)的鋼管有一定的硬度要求，進(jìn)行焊前預(yù)熱及焊后熱處理能有效降低焊縫金屬的硬度，消除焊縫熱影響區(qū)出現(xiàn)的魏氏組織，降低焊縫SSCC及HIC敏感度，同時降低焊接殘余應(yīng)力。第35

19、頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督3、焊后熱處理 對井站高壓管道的焊接、高酸性天然氣輸送管道的焊接及新舊管道碰死口的焊接應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理以降低焊接殘余應(yīng)力及焊接接頭硬度。熱處理應(yīng)采用程序控制電加熱法進(jìn)行，嚴(yán)禁施工單位憑經(jīng)驗(yàn)采用火焰加熱及石棉帶包裹保溫，避免出現(xiàn)金相組織惡化及殘余應(yīng)力疊加。第36頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督4、加強(qiáng)對無損檢測工作的監(jiān)督，確保焊接質(zhì)量 無損檢測是對焊接質(zhì)量的主要檢測手段。目前，氣田地面建設(shè)執(zhí)行的無損檢測標(biāo)準(zhǔn)為SY/T 4109-2005 石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測，該標(biāo)準(zhǔn)射線照

20、片評級對根部缺陷的控制較SY 4056-93有所放寬，在酸性天然氣管道的焊接中應(yīng)杜絕根部缺陷，所以對設(shè)計文件就應(yīng)提出增加“不允許出現(xiàn)根部未熔合及根部未焊透”的要求。第37頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督4、加強(qiáng)對無損檢測工作的監(jiān)督，確保焊接質(zhì)量 對無損檢測的監(jiān)督需加強(qiáng)對無損檢測單位的監(jiān)督管理，確保無損檢測程序符合設(shè)計、規(guī)范要求，必要時，督促監(jiān)理對檢測公司抽檢合格的焊口再次進(jìn)行符合性檢測，同時加大對違規(guī)檢測單位的處罰力度。第38頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四三、加強(qiáng)管道保護(hù)，確保安全運(yùn)行第39頁，共45頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)9分，星期四加強(qiáng)管道保護(hù)，確保安全運(yùn)行 由于管道埋深不足或回填及護(hù)坡堡坎質(zhì)量差，造成管道防腐絕緣層損傷，管道裸露、變形的情況時有發(fā)生，一些氣田工程所處環(huán)境條件差：高山、深丘、人口稠密、地方因素影響大，這些因素嚴(yán)重制約管道開挖及回填質(zhì)量。 因此，為了保證管道敷設(shè)質(zhì)量和安全運(yùn)行，必須重視管道的保護(hù)，避免因堡坎跨塌、埋深淺導(dǎo)致破